供水系统智能优化技术的理论与实践

论文摘要

城市供水系统是城市的命脉,它不仅直接关系到城市居民的生活质量,而且极大地影响着城市的经济发展。针对目前管网优化研究中所存在的问题,将遗传算法等智能优化方法应用于给水管网优化设计和优化调度中,对所优化问题的数学模型和求解方法进行改进,使得供水系统智能优化技术能够更好的应用于实践中,是本文研究的重点内容。对目前基于智能化遗传算法的管网优化设计研究中所存在的安全性和经济性问题进行研究,对管网优化设计的数学模型进行改进,提出了流量已初分配的给水管网多工况优化设计方法,并对青岛市出口加工区管网进行优化求解,验证了该设计方法的实用性。使用Visual C++6.0开发出相应的计算程序和通用性较强的优化设计软件。针对马鞍山市供水管网建立计算机供水管网图形,进行现场测试,收集管网基础资料,确定节点流量、管道摩阻等,建立较为准确、全面的微观水力模型,并对模型的准确性进行校核。在已建立马鞍山供水系统微观模型的基础上,着重对两级优化调度模型进行研究和改进。对调速泵的调速机理和调速特性进行详细分析,建立定速泵和调速泵并联运行的两级优化调度模型。采用遗传算法对马鞍山市优化调度模型进行求解,确定了四项方案评价指标.即水量吻合度、压力吻合度、水泵效率和直接电耗,并采用这四项评价指标对所得到的调度方案进行评估,验证了所采用的优化调度方法的实用性和合理性。运用Visual C++6.0编制了相应的计算程序和优化运行软件。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 供水系统优化研究现状
• 1.1.1 供水管网优化设计研究现状
• 1.1.2 供水管网优化调度研究现状
• 1.2 存在的问题与不足
• 1.2.1 优化设计中存在的问题
• 1.2.2 优化调度中存在的问题
• 1.3 本文的主要工作
• 第2章 智能优化技术
• 2.1 最优化理论
• 2.1.1 最优化方法简介
• 2.1.2 最优化计算方法
• 2.2 智能化遗传算法
• 2.2.1 遗传算法的基本原理及在供水系统优化中的应用
• 2.2.2 遗传算法的基本实现技术
• 2.2.3 约束条件的处理
• 2.3 本章小结
• 第3章 给水管网水力建模
• 3.1 宏观水力模型
• 3.2 微观水力模型
• 3.2.1 微观模型简介
• 3.2.2 微观模型的建立
• 3.2.3 给水管网模型校核
• 3.2.4 微观模型的优缺点
• 3.3 简化模型
• 3.4 本章小结
• 第4章 基于遗传算法的给水管网多工况优化设计
• 4.1 概述
• 4.2 供水管网优化设计计算模型
• 4.2.1 供水管网优化设计计算模型的目标函数
• 4.2.2 约束条件
• 4.3 流量已分配的给水管网优化设计研究
• 4.3.1 管网优化设计中的安全性问题
• 4.3.2 流量已分配的管网优化算法的建立
• 4.4 给水管网多工况优化设计研究
• 4.4.1 管网优化设计中的经济性问题
• 4.4.2 多工况优化算法的建立
• 4.5 实例计算与软件实现
• 4.5.1 青岛市出口加工区给水管网基本资料
• 4.5.2 最高时工况优化设计
• 4.5.3 多工况优化设计
• 4.5.4 优化设计软件
• 4.6 本章小结
• 第5章 基于微观模型的供水系统优化调度
• 5.1 概述
• 5.2 大规模供水系统优化调度模型
• 5.2.1 直接优化调度模型
• 5.2.2 两级优化调度模型
• 5.3 混合泵站分级优化调度方法
• 5.4 实例计算与软件实现
• 5.4.1 工程基本概况
• 5.4.2 优化计算
• 5.4.3 程序与软件实现
• 5.5 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及科研工作
• 致谢